Resistência dos Materiais: exercícios e questões de prova

Também chamada de mecânica dos sólidos: tensões, deformações e deslocamentos de barras, eixos, vigas e pilares. As questões de prova combinam uma etapa de estática (os esforços internos) com uma etapa de materiais (tensão ou deflexão), então um erro na primeira etapa se propaga.

Pacote de revisão (PDF)Formulários, etapas dos métodos e exercícios com soluções completas, prontos para imprimir.

Tópicos desta disciplina

  1. Tensão e deformação axialtensão normal · deformação e alongamento · barra escalonadacálculos
  2. Torção de eixostensão de cisalhamento · ângulo de torção · transmissão de potênciacálculos
  3. Esforço cortante e momento fletorcarga concentrada · carga distribuída em todo o vão · carga concentrada + distribuídacálculos
  4. Centroide e momento de inérciacentroide · momento de inércia · tensão de flexãocálculos
  5. Círculo de Mohr e transformação de tensõestensões principais · cisalhamento máximo e direção principal · tensão em um plano inclinadocálculos
  6. Deflexão da vigabalanço, carga na ponta · carga uniforme · superposição e dimensionamentocálculos
  7. Flambagem de pilaresextremidades articuladas · outras condições de apoio · dimensionamento e tensão críticacálculos

Dicas de prova para Resistência dos Materiais

  • Mantenha as unidades consistentes: newtons e milímetros dão tensões diretamente em MPa.
  • Na torção, use o raio, e não o diâmetro, em τ = T·r/J.
  • Na flambagem, verifique as condições de extremidade: o comprimento efetivo pode mudar a carga crítica por um fator de 16.

Exemplos resolvidos

Tensão e deformação axialFácil
300 kNØ30120 GPaØ100/50500 mmσr​ = ?

Uma haste de aço (diâmetro 30 mm, E = 200 GPa) está dentro de um tubo de cobre (diâmetro externo 100 mm, diâmetro interno 50 mm, E = 120 GPa). Ambos têm 500 mm de comprimento e são comprimidos juntos entre placas rígidas por 300 kN. Encontre a tensão de compressão σr na haste.

P = 300 kNbarra: Ø30 mm, E = 200 GPatubo: Ø100/Ø50 mm, E = 120 GPaL = 500 mm

Calcule σr (MPa)

Mostrar dicas
  1. Placas rígidas: haste e tubo encurtam o mesmo tanto, então ε é o mesmo nos dois.
  2. ε = P/ΣEA.
  3. σ = E·ε.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Dois materiais: em série (um após o outro), cada trecho suporta a mesma força e os alongamentos se somam: δ = P·Σ L/(E·A). Em paralelo (lado a lado entre placas rígidas), as duas partes encurtam o mesmo tanto, de modo que suas deformações são iguais: a parte mais rígida assume a maior fatia, Pi = P·EiAi/ΣEA, e σi = Ei·ε. Uma barra presa entre duas paredes rígidas com uma carga na junção é estaticamente indeterminada: os dois trechos dividem a carga na proporção da sua rigidez k = EA/L.

Áreas

Ar = π·30²/4 = 706,9 mm²
At = π(100² − 50²)/4 = 5890 mm²

Rigidez axial combinada

ΣEA = 200·10³·706,9 + 120·10³·5890 = 8,482 × 10⁸ N

Deformação comum

ε = 300000/8,482 × 10⁸ = 0,0003537

Tensão na haste

σr = 200·10³·0,0003537 = 70,74 MPa

Resposta

σr = 70,74 MPa
Torção de eixosMédia
T = 750 N·md = 40 mmL = 1,5 mφ = ?

Um eixo maciço de latão está engastado na parede e é torcido por um torque T na extremidade livre. Encontre o ângulo de torção φ da extremidade livre, em graus.

T = 750 N·md = 40 mmL = 1,5 mG = 39 GPa

Calcule φ (°)

Mostrar dicas
  1. Use φ = TL/(GJ), que dá radianos.
  2. Use N e mm em tudo: T em N·mm, L em mm, G em MPa (GPa × 1000), J em mm⁴.
  3. J = 251327 mm⁴.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Torção de eixos circulares: a tensão de cisalhamento cresce linearmente de zero no centro até τmax = T·r/J na superfície, com J = πd⁴/32 para um eixo maciço e J = π(do⁴ − di⁴)/32 para um vazado. O ângulo de torção é φ = TL/(GJ) em radianos. Potência e torque se relacionam por P = T·ω.

Momento polar de inércia

J = π·40⁴/32 = 251327 mm⁴

Ângulo de torção

φ = TL/(GJ) = 750·1000·1500/(39000·251327) = 0,1148 rad
φ = 0,1148·180/π = 6,576°

Resposta

φ = 6,576°

Como a prática funciona

  • “Praticar esta disciplina” mistura exercícios de todos os seus tópicos, como numa prova de verdade.
  • Cada exercício tem valores novos, então você aprende o método em vez de decorar uma resposta.
  • Travou? Abra primeiro uma dica pequena, e a explicação completa só quando precisar.
  • Os exames simulados são cronometrados e não têm dicas; no final você recebe sua nota e uma revisão completa.

Calculadoras para esta disciplina

Disciplinas relacionadas